1 工程概况

　　王家河河道清淤工程位于湖南省岳阳市，王家河为南湖支汊，源头为雷锋山路，终点汇入南湖。河道无支流，主要补给水源为地表径流，水体封闭，流动性较差，下游大咀堤处建设有60 000t/d的循环水处理系统，用于提升水体流动性，现已停止运行。王家河流域河道全长约7km，南北水位落差4.74m，水面面积52万m²，平均设计水深1.5～2.0m，河道水体总量约137万m³。

　　王家河河道主要对5.2km长河段进行清淤，属王家河内源治理工程，清淤总面积24.69万m²，平均清淤深度0.55m，清淤工程总量为14.29万m³。采用环保式绞吸式挖泥船清淤，通过磁凝聚技术处理板框压滤机固化施工产生的废水，满足GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级要求后可以排放。

　　河道清淤过程中，通过板框压滤机进行淤泥脱水固化处理，会产生大量浑浊且偏碱性的尾水。传统河道清淤尾水处理工艺投资大、运行成本高、处理效率低^[1]。须改进河道清淤淤泥固化尾水处理工艺，确保尾水排放达到环保标准，满足水资源循环利用要求^[2]。

　　2 磁凝聚技术+絮凝剂法

　　2.1 磁凝聚技术

　　普通水体中悬浮物一般不带磁性，磁凝聚技术通过固液分离，磁化尾水中非磁性悬浮物，然后利用磁场强度进行泥液分离^[3]，该技术采用投加磁性物质，综合投加镁盐凝聚剂和PAM(聚丙烯酰胺)溶液，促进固体悬浮物凝聚成胶体絮状物，在磁场作用下形成磁性絮团，实现泥水分离。磁凝聚技术工艺流程如图1所示。

　　图1 磁凝聚技术工艺流程  

　　碱性废水含有大量固体悬浮物，可通过投加镁盐凝聚剂、PAM药剂，降低化学含氧量COD、总磷量TP、酸碱度p H，其中镁盐凝聚剂对p H降低效果明显，具有较好的环境和经济效益^[4]。

　　镁盐凝聚剂在混凝反应间与尾水发生混凝反应，尾水中固体悬浮物在絮凝剂作用下形成固体悬浮物的胶体^[5]，同时在絮凝剂PAM作用下，固体悬浮物胶体及分散颗粒在分子力的相互作用下互相碰撞、形成沉淀^[6]。

　　2.2 工艺流程

　　尾水中固体悬浮物不具备磁性，添加磁粉、镁盐凝聚剂、PAM产生磁性絮团，利用磁凝聚技术处理尾水。

　　2.3 尾水处理流程

　　经泥浆沉淀池初沉后的上层清液，通过泥浆沉淀池溢流口进入尾水处理池，进行二次沉淀。经二次沉淀后的尾水，通过污水泵进入混凝反应间。将在加药间配置好的镁盐凝聚剂、PAM溶液，在磁分离间配置好的磁粉添加到混凝反应间，发生混凝反应，形成磁性絮团。充分发生混凝反应后的尾水，进入磁分离间，在磁场作用下实现泥水分离，分离后的水达到排放标准后，直接排至市政污水管网。磁性絮团经磁回收系统实现磁性物质回收。剩下的泥浆通过排泥管进入泥浆沉淀池，进行再次处理。

　　3 材料与方法

　　本次淤泥脱水固化尾水固体悬浮物去除试验中，原水为王家河河道清淤固化场地淤泥脱水固化尾水，试验中淤泥脱水固化尾水在移动式处理站中停留200s，水力负荷为3万m³/d。以王家河河道清淤固化场地淤泥脱水固化尾水为试验水样，研究固体悬浮物的去除，分析方法参照《水和废水监测分析方法》。通过检测，得出王家河淤泥脱水固化尾水中固体悬浮物SS的初设值为283.46mg/L。

　　所有试验均在固定水力负荷下进行，每隔1h采集1组水样，每组采集5份水样，10组共计10次取水试验。得出满足尾水排放要求的最佳聚硅铁、PAM(聚丙烯酰胺)添加量，从而降低施工成本。

　　4 结果与分析

　　4.1 磁凝聚技术+絮凝剂对SS的去除效果分析

　　首先进行SS的去除试验，该试验分别在磁粉添加量为15,20mg/L时进行。由表1可知，淤泥尾水进水SS浓度为200～300mg/L时，出水SS浓度为14.2～14.7mg/L(去除率为94%)。2号进水SS浓度较高，为289.5mg/L，出水SS浓度为14.5mg/L，去除率为95%;其他SS去除率分别为94.1%,94.8%,94.6%,94.1%,94.1%,94.5%,94.8%,94.4%,94.1%。磁凝聚技术+絮凝剂对SS的去除率很高，当增加磁粉添加量时，SS去除率并没有明显提高(见表2)。综上，所有试验数据的去除能力都在94%左右，能满足设计要求，磁粉最佳添加量为15mg/L。

　　4.2 磁凝聚技术+絮凝剂对TP的去除效果分析

　　在磁粉添加量为15mg/L时，进行PAM(聚丙烯酰胺)添加量为5,8mg/L时最佳投放量的确定，由表3可知，尾水总磷浓度为0.42～0.45mg/L时，经过加药间投放PAM化学除磷的情况下，尾水处理设备出水总磷浓度为0.058～0.065mg/L，去除率为84.6%～86.1%。由表4可知，增加PAM的添加量，TP去除率并没有明显提升，综合考虑施工成本后，PAM最佳添加量为5mg/L。综上所述，磁凝聚技术+絮凝剂对TP去除率较好。

　　4.3 磁凝聚技术+絮凝剂对COD的去除效果分析

　　当磁粉添加量为15mg/L,PAM添加量为5mg/L，聚硅铁添加量为300,320mg/L时，进行聚硅铁最佳投放量的确定。由表5可知，尾水进水COD浓度为47.9～49.2mg/L时，出水COD浓度为14.26～14.72mg/L(去除率为69.6%～70.6%)。7号进水COD浓度较高，为49.2mg/L，出水COD浓度为14.72mg/L，去除率为70.1%;其他COD去除率分别为69.8%,70.4%,69.8%,69.9%,70.6%,69.9%,69.6%,70.2%,69.9%。由表6可知，将聚硅铁添加量从300mg/L增加到320mg/L时，COD去除率并没有明显提高，从节约施工成本的角度考虑，聚硅铁添加量为300mg/L时，磁凝聚技术+絮凝剂对尾水中低浓度的COD去除率较高，所有试验数据的去除能力均约70%，能满足设计要求。

　　表1 磁粉添加量为15mg/L时磁凝聚技术对SS的去除率  

　　表1 磁粉添加量为15mg/L时磁凝聚技术对SS的去除率

　　表2 磁粉添加量为20mg/L时磁凝聚技术对SS的去除率 

　　表2 磁粉添加量为20mg/L时磁凝聚技术对SS的去除率

　　表3 PAM添加量为5mg/L时磁凝聚技术+絮凝剂对TP的去除率 

　　表3 PAM添加量为5mg/L时磁凝聚技术+絮凝剂对TP的去除率

　　表4 PAM添加量为8mg/L时磁凝聚技术+絮凝剂对TP的去除率 

　　表4 PAM添加量为8mg/L时磁凝聚技术+絮凝剂对TP的去除率

　　表5 聚硅铁添加量为300mg/L时磁凝聚技术+絮凝剂对COD的去除率 

　　表5 聚硅铁添加量为300mg/L时磁凝聚技术+絮凝剂对COD的去除率

　　表6 聚硅铁添加量为320mg/L时磁凝聚技术+絮凝剂对COD的去除率 

　　表6 聚硅铁添加量为320mg/L时磁凝聚技术+絮凝剂对COD的去除率

　　4.4 磁凝聚技术+絮凝剂对p H的降低效果分析

　　p H降低试验在磁粉、PAM、聚硅铁添加量分别为15,5,300mg/L时进行。由表7可知，尾水p H值为10～12时，在加药间投放聚硅铁、PAM药剂后，磁分离间处理后的尾水p H值为8～9。磁凝聚技术+絮凝剂对p H的降低率较好。

　　表7 磁凝聚技术+絮凝剂对p H的降低效果 

　　表7 磁凝聚技术+絮凝剂对p H的降低效果

　　综上所述，污染物经磁凝聚技术+絮凝剂法，对尾水中SS,TP,COD,p H的去除率较高，特别是对尾水中的SS去除高达95%。尾水中SS,TP,COD,p H，经磁凝聚技术+絮凝剂法深度处理后，均达到国家排放标准。当磁粉、PAM、聚硅铁添加量分别为15,5,300mg/L时，是该工况最优解，既能保证尾水中污染物的去除率，又能降低施工成本。

　　在磁凝聚技术+絮凝剂法中，2种药剂对污染物产生絮凝反应，可吸收以上污染物，形成絮状团体，添加的磁粉通过磁场作用，实现磁性絮状团体分离，提高对污染物的去除率。

　　5 结语

　　1)将磁凝聚技术+絮凝剂用于高悬浮物的弱碱性污水治理中，对河道淤泥脱水固化尾水中的污染物有稳定的去除率。

　　2)随着絮凝剂技术快速发展，用于污水深度处理的案例增加，使该技术在尾水深度处理中有广阔应用空间。

　　3)王家河河道清淤属王家河内源治理工程，产生的废水采用磁凝聚技术+絮凝剂法进行处理，取得良好效果。